版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们

[科普中国]-厌氧的

科学百科
原创
科学百科为用户提供权威科普内容,打造知识科普阵地
收藏

厌氧的即不喜欢氧,无氧呼吸的简称。行无氧呼吸的生物叫厌氧生物。呼吸是细胞氧化分解有机燃料分子(糖、脂肪和蛋白质),释放其化学能并转移到ATP分子中的生化过程的总称。

简介葡萄糖是主要的呼吸底物。生活在缺氧环境中的生物,如厌氧细菌及寄生虫,不能 (或不需要) 从大气中吸收游离氧,其体内葡萄糖的氧化分解放能不需氧的参加,而是在酶的作用下,降解为丙酮酸,最后生成醇或乳酸。在降解过程中,释放能量,并转移到ATP中。这种不需氧的异化方式叫厌氧呼吸。厌氧呼吸不能将葡萄糖彻底氧化分解,还有大部分能量贮存在醇和乳酸中。每分子葡萄糖生成2分子乳酸时,只生成2个ATP高能分子。厌氧呼吸是能量代谢的原始形式。

由于原始地球的缺氧还原性大气和海洋中营养丰富的“肉汤”,一般推测原始生命是厌氧的,又是异养的。这不仅与当时的环境条件相适应,而且也与厌氧、异养方式的原始性一致。随着原始生命的发展和繁荣,“肉汤”中的有机化合物日益被生物吞食而消耗殆尽,利用CO2为碳源而自养的厌氧光合成细胞——厌氧自养原核生物应运而生。光合作用的出现,使大气中游离氧的浓度逐渐增加,当氧浓度达到当前大气浓度的1%时,才出现了行有氧呼吸的生物——需氧自养原核生物。一旦出现了有氧呼吸,就逐渐出现线粒体,继而出现真核细胞。生物化学表明,喜氧 (有氧呼吸) 是在厌氧 (无氧呼吸) 的基础上进化来的。

相关定义厌氧厌氧,指一个生物体或细胞能在分子氧缺乏或不存在下生长;不需要游离氧能生长的一种微生物如脱硫弧菌。厌氧菌是人体内主要的正常菌群,类杆菌属在口腔、肠道、泌尿道、女性生殖道最多。

梭形杆菌主要存在于上呼吸道和口腔;消化球菌和消化链球菌存在于肠道、口腔、阴道和皮肤;丙酸杆菌常存在于皮肤、上呼吸道和阴道;韦永氏球菌则存在于口腔、上呼吸道、阴道和肠道。

厌氧生物“厌氧”在生物界是普遍存在的。厌氧生物,或称厌气生物,是指一种不需要氧气生长的生物。厌氧生物在无氧的条件下将糖蛋白质等有机物分解,但放出的能量却很少,所以厌氧生物一般个体较小,而当中一般都是细菌。它们大致上可以分为三种,即专性厌氧生物、兼性厌氧生物及耐氧厌氧生物。

厌氧菌厌氧菌(anaerobic bacteria)是一类在无氧条件下比在有氧环境中生长好的细菌,而不能在空气(18%氧气)和(或)10%二氧化碳浓度下的固体培养基表面生长的细菌。这类细菌缺乏完整的代谢酶体系,其能量代谢以无氧发酵的方式进行。它能引起人体不同部位的感染,包括阑尾炎、胆囊炎、中耳炎、口腔感染、心内膜炎、子宫内膜炎、脑脓肿、心肌坏死、骨髓炎、腹膜炎、脓胸、输卵管炎、脓毒性关节炎、肝脓肿、鼻窦炎、肠道手术或创伤后伤口感染、盆腔炎以及菌血症等。

厌氧菌是正常菌群的主要组成部分,广泛存在于人体皮肤和腔道的深部黏膜表面,它可引起人体任何组织和器官的感染。在组织缺血、坏死,或者需氧菌感染的情况下,导致局部组织的氧浓度降低,即发生厌氧菌感染。其引起病症如气性坏疽、破伤风、肉毒中毒等。按其对氧的耐受程度的不同,可分为专性厌氧菌、微需氧厌氧菌和兼性厌氧菌。1

分类专性厌氧生物当暴露于有氧气的环境之下,有些厌氧生物会死亡。这种生物称为“专性厌氧生物”,它们是以发酵或无氧呼吸生存。在有氧的环境下,专性厌氧生物会出现缺乏超氧化物歧化酶及过氧化氢酶的情况,这些酶是可以帮助移走在专性厌氧生物细胞内的致命的超氧化物。

双歧杆菌是一种革兰氏阳性的专性厌氧菌,具有革兰氏阳性菌的典型生物学特征。双歧杆菌是人和动物肠道内最重要的生理性细菌之一,它与其他生理性细菌成员构成了微生物群落,并与宿主构成一个微生态系统,它具有维持肠道微生态平衡、营养与促机体生长作用、免疫增强、抗衰老作用、防治高血压和动脉硬化、抗肿瘤作用等。2

兼性厌氧生物兼性厌氧生物是可以在有氧的环境中,利用当中的氧气进行有氧呼吸。但当在没有氧气的环境下,它们部份会进行发酵,而部份则进行无氧呼吸。影响作用转换的条件是氧气及可发酵物质的浓度。例如当有可发酵的糖给予啤酒酵母时,它的可观察氧气消耗会立即停止,这称为“巴斯德变异”。这是由于对比所产生的能量,用作呼吸作用而消耗的能量很多而不值得进行;直至当可发酵的物质出现,纵然从发酵所产生的能量远低于呼吸所产生的能量,啤酒酵母仍会选择进行发酵。这种由呼吸转变为发酵的过程相比逆向的过程为快,因为它已习惯透过发酵生长,线粒体需要时间来起动所致。

兼性厌氧细菌的例子有葡萄球菌属、棒状杆菌属、李斯特菌属等,而真菌中的酵母也是兼性厌氧的。

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学